第四章 古代人對(duì)自然的探索

1、 第四章 古代人對(duì)自然的探索參考David, Lindenberg, The Beginning of Western Science Hall, R. A., A Brief History of Science 一、埃及(Egypt)與美索布達(dá)米亞(Mesopotamia)的文明：埃及和美索布達(dá)米亞的文明均約起於西元前四千年左右。埃及文明孕育於尼羅河兩岸；美索布達(dá)米亞則位於幼發(fā)拉底河(Euphrates)和底格裏斯河(Trigis)之間的半月形區(qū)域（故又稱為肥沃月灣，今日伊拉克(Iraq)境內(nèi)）。不像埃及人有一個(gè)比較穩(wěn)定的政權(quán)傳承，美索布達(dá)米亞則政權(quán)不斷更迭。最初是蘇美人(Sumerian

2、)，繼而巴比倫人(Babylonian)、亞述人(Assyrian)、波斯人、希臘人、羅馬人都曾統(tǒng)領(lǐng)過(guò)這個(gè)地區(qū)。1. 蘇美人與古埃及人的技術(shù)：蘇美人懂得灌溉，建立城市，並從事商業(yè)，因此他們也有了系統(tǒng)性的貨幣制度，以白銀為價(jià)格的標(biāo)準(zhǔn)。蘇美發(fā)明了最古老的文字，乃是著名的楔形文字之前身。它是一種象形文字(hieroglyph) hieroglyph這個(gè)字源於希臘文，由hieros （神聖的）和gluphein（銘刻）兩字合成的，即神聖的銘刻。，以簡(jiǎn)單圖案來(lái)表達(dá)意義。而這又是從標(biāo)記所有權(quán)的圖章而演變出來(lái)的（換言之，這也是商業(yè)行為下的產(chǎn)物）。緊接著，楔形文字(cuneiform)被發(fā)展出來(lái)。蘇美人將蘆葦

3、桿的末端削去一片，可以在沙地或黏土板上留下切開式的標(biāo)誌（呈楔形，故得名）。楔形文字已經(jīng)產(chǎn)生某種抽象性質(zhì)，並慢慢發(fā)展出拼音系統(tǒng)，甚至可以用來(lái)書寫不同的語(yǔ)言。所以，美索布達(dá)米亞的後繼文明，都相繼採(cǎi)用楔形文字。楔形文字使用音節(jié)系統(tǒng)(syllabic system )，而不是拼音系統(tǒng)(alphabetic system)（或稱字母系統(tǒng)）。前者指一個(gè)符號(hào)單元表達(dá)一個(gè)音節(jié)（即子音加上母音）；後者指一個(gè)符號(hào)單元只代表一個(gè)音素（或者子音，或者母音）。埃及的文字和蘇美人的文字約莫同時(shí)出現(xiàn)，也是最古老的象形文字之一。埃及人相信語(yǔ)言和文字是托特神(Thoth)（計(jì)算與學(xué)問(wèn)之神）發(fā)明的，最主要的用途也是在宗教祈禱與儀

4、式上（但並不限於此）。埃及的象形文字直接模擬物象，是一幅一幅優(yōu)美的圖畫，比起蘇美人早期的象形文字更具形、更複雜、也更難書寫。這套文字系統(tǒng)，約可上溯到公元前3000年，並一直使用到羅馬帝國(guó)統(tǒng)治下的公元300年左右，基本上都沒(méi)有什麼變化。使用埃及象形文字書寫最著名的一部作品是死者之書，約產(chǎn)生於公元前十三世紀(jì)時(shí)。埃及人相信死後若有此書陪葬，可保證死者的靈魂得以再生。埃及人最令人傳頌的技術(shù)成品是金字塔。古希臘人譽(yù)為世界七大奇觀的第一名。究竟埃及人如何建造金字塔這種龐然巨物呢？沒(méi)有人確切知道?？茖W(xué)史家霍爾(R. A. Hall)認(rèn)為：首先以楔形斧和石鎚鑿開巖石，以滑橇和繩索拉曳石塊到建築基地上，再利用坡

5、道將石塊從一個(gè)層次向上拉到更高平面上，並以槓桿移動(dòng)石塊放入適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，並用水來(lái)檢查所有的層次是否平直。在金字塔的時(shí)代（西元前2700到2000年之間）沒(méi)有輪子和滑輪，他們成功的秘密是無(wú)限的人力、耐心、以及強(qiáng)烈的技藝感。(A Brief History of Science, p. 15)埃及人的另一項(xiàng)成就是在醫(yī)療方面。古埃及人的對(duì)疾病看法仍然和巫術(shù)差不多，亦即相信疾病是由於外在的邪靈之入侵。因此治病的主要方式仍然是袚除(exorcism)、祈神(divination)、淨(jìng)化(purification)等等。而且也訴求神明的保護(hù)，如祈禱文：萬(wàn)歲！荷魯斯(Horus)；弟子在下，懇求您的慈悲，摧

6、毀在我腿上的邪靈。(Hail to thee, HorusI come to thee, I praise thy beauty: destroy thou the evil that is in my limbs.)。不同的疾病則必須祈求不同的神明，譬如，托特神(Thoth)、荷魯斯(Horus)、伊西斯(Isis)、安歐帖(Imhotep)。當(dāng)然，這些巫術(shù)醫(yī)療並不是埃及治療疾病的唯一方式。埃及人已發(fā)展出各種醫(yī)療的藥方，埃及醫(yī)生且有極驚人的外科技能特別對(duì)頭部外傷。今天最古老的醫(yī)學(xué)文件來(lái)自埃及，稱作愛(ài)德溫史密斯紙草本(Edwin Smith Papurus)（由英國(guó)人愛(ài)德溫史密斯發(fā)現(xiàn)而得名）。

7、據(jù)說(shuō)它是印和闐(Imhotep)的論文之一部分的複本。印和闐原本是位真實(shí)人物，是建立第一座金字塔的若瑟王(King Zoser)朝廷的官員，後來(lái)轉(zhuǎn)變成醫(yī)藥之神。寫這複本的抄寫者體貼地包括了一份字彙表，因?yàn)楹芏嘈g(shù)語(yǔ)在千年來(lái)的過(guò)程中被廢棄不用了。愛(ài)德溫史密斯紙草本處理頭部和胸部的傷害；論文的其餘部分佚失了，雖然一分奇怪的附錄有著一些整型秘方。論文記載了一個(gè)系統(tǒng)性的方法，首先檢視病人，然後診斷（一個(gè)致命的傷害被描述為無(wú)法被治療的傷害雖然事實(shí)上治療總是開處方），最後是治療。書中對(duì)創(chuàng)傷的檢查十分有技巧，而且已大略地知道很多頭部傷害的結(jié)果。治療由包紮、藥物的應(yīng)用、受感染部位不可移動(dòng)、以及看護(hù)這幾個(gè)步驟組成

8、骨折和頭部傷害暗示了建築中造成的意外事件而不是戰(zhàn)爭(zhēng)的傷害。這工業(yè)醫(yī)學(xué)的一個(gè)非常早期的例子。當(dāng)然它是純粹經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)性的，沒(méi)有指示顯出編輯這原始文件的外科醫(yī)生知道有關(guān)人體構(gòu)造的任何東西。如吾人將預(yù)見的，其它文件顯示內(nèi)科疾病和肺結(jié)核的醫(yī)療有著濃烈的巫術(shù)元素，雖然在歷史上，比起咒文，人們較偏愛(ài)物質(zhì)的治療。（A Brief History of Science, p.16）2. 埃及與美索布達(dá)米亞的數(shù)學(xué)：希羅多德(Herodotus, 5 century B. C.)報(bào)導(dǎo)說(shuō)，畢達(dá)哥拉斯(Pythagoras)曾經(jīng)到埃及旅行，當(dāng)?shù)丶浪緦⑺氚＜皵?shù)學(xué)的神秘國(guó)度中。後來(lái)，他又被俘擄到巴比倫，而接觸了巴比倫人

9、的數(shù)學(xué)。終於將數(shù)學(xué)帶回希臘。蘇美人的算術(shù)表達(dá)法以橫豎楔形分別代表一和十，並且並用六十進(jìn)位制和十進(jìn)位制。602 60 1 1/60 1/602 - -III 43 II -I 136=2*60+16 I -I -III 4413=1*3600+13*60+33-IIIII 13/15=13*4/15*4=52/60埃及人的算術(shù)表達(dá)法像羅馬數(shù)字，使用十進(jìn)位制 1 10 34 I IIII埃及人的乘法和除法以加法的方式作乘法演算 1 3 加倍 2 6 加倍 4 12 6 18第二列加上第三列得到第四列二、古代人對(duì)天體的觀察：參考：Thomas, Kuhn, 哥白尼革命(Copernican Revo

10、lution)1. 太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)1.1 西元二千年前（或許更早得多），埃及人和巴比倫人已經(jīng)開始系統(tǒng)性地觀察太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)。為了這個(gè)目的，他們發(fā)展了原始的日晷儀(sundial)：由一根量柱日晷(gnomon)垂直地立於平面土地上，投射出它的陰影。1.2 古代人發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)總是從東方昇起，但日晷在每日中午的長(zhǎng)度卻逐日改變。冬天最長(zhǎng)，夏天最短。1.3 陰影的方向也慢慢地改變。冬天時(shí)指向西北和東北方；夏天時(shí)卻指向西南和東南。而春分和秋分時(shí)，太陽(yáng)昇起最靠近正東(due east)方向；秋天亦然。1.4 根據(jù)長(zhǎng)期觀察日晷陰影的變化，古代人因此能決定春分(vernal equinox)、夏至(summer sol

11、stice)、秋分(autumnal equinox)、冬至(winter solstice)的日期。亦即，春秋分時(shí)，太陽(yáng)從正東方昇起，從正西方落下，故昇起和落下的陰影成一直線，當(dāng)天即是春秋分；而正午晷陰影最長(zhǎng)時(shí)為冬至，反之為夏至。以今天的年曆來(lái)看，通常春分是3月21日，秋分是9月23日，夏至是6月22日，冬至是12月22日。 fig 夏至 春秋分冬至1.5 當(dāng)然，上述日晷陰影的方向和緯度有關(guān)。古埃及人和巴比倫人的位置約在中北緯三十五度到四十度之間。隨著位置逐漸往南或往北，日晷陰影的方向也會(huì)有所變化。 fig 中北緯地區(qū)觀看太陽(yáng)運(yùn)行天球立體圖問(wèn)題：如果太陽(yáng)昇起的位置並不總是正東，那麼古代人在大

12、地上如何決定東西南北的方位？1.6 在古代人的溫度感受中，夏至左右是一年中最熱的時(shí)刻；然後，天氣慢慢轉(zhuǎn)涼，一直到冬至左右則是一年中最冷的時(shí)刻。過(guò)了冬至後，又開始慢慢變暖。如此而有了季節(jié)循環(huán)的觀念。同時(shí)，季節(jié)循環(huán)也和農(nóng)耕的播種、收割等等的時(shí)機(jī)密切相關(guān)。換言之，農(nóng)業(yè)活動(dòng)依賴於季節(jié)的變更。因而認(rèn)知季節(jié)更替的精確時(shí)日對(duì)古代人的生活而言非常重要。1.7 既然季節(jié)的分界線春秋分、夏冬至是由太陽(yáng)的位置來(lái)決定，古代人因而認(rèn)為太陽(yáng)控制了季節(jié)。埃及人也因此產(chǎn)生了太陽(yáng)神崇拜。 fig一年之間，日晷陰影的變化 問(wèn)題：年是什麼？如何決定一年？1.8 季節(jié)的變更究竟有無(wú)其規(guī)律性？它和太陽(yáng)每日的運(yùn)動(dòng)能配合嗎？換言之，多少個(gè)

13、太陽(yáng)日，才完成一次季節(jié)循環(huán)？季節(jié)循環(huán)的長(zhǎng)度春分和下次春分之間的區(qū)間定義了基本的年曆單位，即一太陽(yáng)年，又稱回歸年。正如太陽(yáng)規(guī)律性地昇起落下的運(yùn)動(dòng)定義了每日一般。1.9 最早的古代太陽(yáng)年曆(solar calendars)建立在一年三百六十天上，是出於蘇美人的六十進(jìn)位制。（但六十進(jìn)位制也很可能是由於年曆而來(lái)的，換言之，約莫三百六十次太陽(yáng)的昇起降落，會(huì)讓太陽(yáng)昇起的日子回到春分點(diǎn)附近；較精確一些的日子是三百六十五又1/4日。但為取倍數(shù)，故取三百六十日，為六十的六倍。）1.10 但是季節(jié)循環(huán)比三百六十天還多，凱撒(Julius Caesar)在埃及天文學(xué)家的幫助之下，而改革年曆，即有名的朱里安曆(Jul

14、ian calendar)（又譯儒略曆。）新年曆是一年三百六十五又1/4日，每三年閏一次，即第四年是三百六十六天。應(yīng)用了一千多年，直到十五世紀(jì)哥白尼時(shí)代。但畢竟仍會(huì)產(chǎn)生誤差，因?yàn)橐患竟?jié)年(seasonal year)實(shí)際上比365又1/4還要短11分14秒，所以哥白尼時(shí)代時(shí)，春分已經(jīng)從三月21日移前到3月11日，年曆的改革壓力，帶動(dòng)了天文學(xué)自身的改革壓力，間接促成了哥白尼革命的誕生。2. 星星的運(yùn)動(dòng)2.1 星星的運(yùn)動(dòng)比起太陽(yáng)更簡(jiǎn)單更規(guī)則?？墒且_認(rèn)這規(guī)則也不是一件易事，因?yàn)樗枰到y(tǒng)性檢查夜晚的星空，以及選出個(gè)別星星以重覆研究的能力。（在廣大的夜空中，辨識(shí)同一顆星星並不一件易事。）2.2 在現(xiàn)

15、在世界中，辦識(shí)星星的能力不再是一般生活中的直接角色。但是在古代，星星是一般人生活環(huán)境的一部分，天體具有計(jì)時(shí)器和日曆計(jì)算的普遍功能。2.3 可是，想在廣袤深暗的天空中發(fā)現(xiàn)同顆個(gè)別的星星，觀察者必須先熟悉天空中星星彼此間的相對(duì)位置，此形成了固定的模式，使得觀察者得以在模式中選出特定的星星。此種相對(duì)位置間的固定模式即是星座(constellation)。2.4 現(xiàn)代天文學(xué)家使用的星座乃是以古代的神話人物來(lái)命名。一些星座可以追溯到古代巴比倫人的楔形文字表，幾乎有五千年古老（西元前三千年）。雖然現(xiàn)代天文學(xué)家已經(jīng)修正其定義，但是，主要的星座仍來(lái)自我們最古老的遺產(chǎn)?？墒牵亲皇且恍┚€條的連接，我們今天稱為

16、大熊座、小熊座、天蠍座、天鵝座、金牛座、天龍座等等，現(xiàn)代人幾乎無(wú)法看出這些星星的連接線條能構(gòu)成那些動(dòng)物的形狀。一個(gè)問(wèn)題產(chǎn)生了：為什麼古代人為星座取這樣的名稱？2.5答案大概是古代的牧羊人和水手，他們長(zhǎng)期注視星空，確實(shí)看到 了他所熟悉的神話人物和動(dòng)物特徵，就好像我們今天偶而也會(huì)在不規(guī)則的雲(yún)朵形狀中看到動(dòng)物形狀或人臉?，F(xiàn)代蓋式塔心理學(xué)(Gestalt psychology)已經(jīng)展示了人類自然地會(huì)在散漫的群聚中看出自己熟悉的模式。2.6 星座之所以會(huì)成為星座，正是因?yàn)樾切潜舜碎g的相對(duì)位置不變，因此，星座也可以被用為定位的工具，特別是決定行星和彗星的位置。如果我們知道星座，那麼一個(gè)人就可以說(shuō)：一顆彗星

17、現(xiàn)在出現(xiàn)在天鵝座(Cygnus, the Swan)。2.8 但是，星座並不是不會(huì)移動(dòng)，而是整個(gè)星座中的所有星星（事實(shí)上是整個(gè)夜空中的所有星星）都一起移動(dòng)，所以，它們的形狀和相對(duì)位置保持不變，星座與星座間的相對(duì)位置也保持不變。因此，運(yùn)動(dòng)就不會(huì)破壞星座的用處。星座間的彼此關(guān)係，像一幅地圖上的各城市彼此間的關(guān)係，只不過(guò)星圖是會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)的，就好像把地圖拿起來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)一樣。所以，星座和天極就成為定位的星圖。3. 太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)(annual motion)的軌道之決定我們之所以稱恆星為恆星，英文稱為fixed star （固定星星）並不是因?yàn)樗鼈冊(cè)谔祚返奈恢檬冀K不變，而是因?yàn)樗鼈儽舜碎g的相對(duì)位置保持不變。行星之

18、所以為行星，乃是因?yàn)樗鼈儠?huì)緩慢地改變它們和其它星星的相對(duì)位置。對(duì)古代人來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)、月亮、水星、金星、火星、木星、土星都是行星。 現(xiàn)在問(wèn)題是：如何決定行星某時(shí)某刻在天空中的位置呢？月亮、火星、木星和土星等行星的相對(duì)位置比較好決定。因?yàn)橹灰谝雇碛^察它們，再看它們的背景是什麼星座，即可確定。（當(dāng)然，滿月時(shí)較不方便，因?yàn)樵铝習(xí)?。）可是，太?yáng)呢？太陽(yáng)出現(xiàn)時(shí)，我們根本看不到星星。我們看到星星時(shí)，太陽(yáng)又落下了。為了決定太陽(yáng)在天空中的位置，可以測(cè)量日落的時(shí)間，以及星星首度出現(xiàn)的時(shí)間，以決定哪一顆星在日落時(shí)，恰在東方的地平線的位置上。譬如，如果太陽(yáng)在日落的時(shí)間是晚上六點(diǎn)，而八點(diǎn)時(shí)，才看到出現(xiàn)在東方地平線上

19、的星座（譬如，白羊座），這時(shí)，我們可以推算，晚上六點(diǎn)時(shí)，是金牛座出現(xiàn)在東方地平線端；而太陽(yáng)在西方落下，和東方相隔半個(gè)天球，也就是相隔六個(gè)星座，表示太陽(yáng)的位置是在天蠍座之間。如果我們知道太陽(yáng)位置在天蠍座時(shí)，我們也可以推算現(xiàn)在大概是在幾月時(shí)日。因此，對(duì)某個(gè)特別的一天而言，如果太陽(yáng)在星星之間的位置被詳細(xì)定位下來(lái)，則那一天中，太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，幾乎就是一顆星星在星圖中的相應(yīng)位置之白天的運(yùn)動(dòng)(diurnal motion, 周日運(yùn)動(dòng))。（譬如，如果太陽(yáng)在天蠍座，表示，那一天當(dāng)中，天蠍座的諸星星隨著太陽(yáng)一起繞地球轉(zhuǎn)一圈，太陽(yáng)白天的軌道，其星圖上的背景就是天蠍座跟著太陽(yáng)移動(dòng)，但是在白天，我們看不到天蠍座的星星。在

20、三十天之間，太陽(yáng)的位置慢慢穿過(guò)天蠍座，而進(jìn)入下一個(gè)星座射手座。在下個(gè)三十天之間，太陽(yáng)白天穿過(guò)天球時(shí)，其星圖上的背景就是射手座每天跟著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。） fig在地面上決定黃道的立體圖3.4 如果把太陽(yáng)每天在黃昏時(shí)的位置畫在星圖上，然後把它們連起來(lái)，就會(huì)形成一條圓滑的曲線，在大約365天之後，太陽(yáng)會(huì)回到其最初的位置上。而這條曲線就是太陽(yáng)一年運(yùn)行穿越天球的軌道，稱作黃道(ecliptic)太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)的軌道；或說(shuō)太陽(yáng)在一年之間穿過(guò)天球的軌跡。）3.5 太陽(yáng)的明顯運(yùn)動(dòng)是由它的周日運(yùn)動(dòng)（由東向西）和周年運(yùn)動(dòng)（由西向東）組合而成的。每天，太陽(yáng)與其背後的星星一起快速地由東向西繞地球一圈；同時(shí)，太陽(yáng)也緩慢地在

21、星座間穿行，每年由西向東繞行黃道一圈。 4. 黃道十二星座(signs of the zodiac) 我們已經(jīng)決定了太陽(yáng)每年穿越天穹的軌道（黃道）之後，我們自然會(huì)想知道黃道附近是什麼樣的星座？其實(shí)，太陽(yáng)在天空中的位置，正是由太陽(yáng)相對(duì)於這些星座的位置來(lái)報(bào)導(dǎo)的（例如，我們說(shuō)太陽(yáng)在三月初時(shí)在雙魚座）。4.1 黃道帶(zodiac)：zodiac 來(lái)自希臘文zodion ，以黃道為中心，南北寬各8度的假想帶狀區(qū)域。將此區(qū)域內(nèi)的星星，依十二均等分，系統(tǒng)地聯(lián)結(jié)成十二個(gè)星座，作為辨認(rèn)太陽(yáng)位置的黃道帶星圖，是為黃道十二星座。4.2 所謂黃道十二宮其實(shí)是將黃道帶劃分成均等的十二等分（每等分有三十度寬），以在每一宮內(nèi)的星座來(lái)命名。這十二個(gè)星座就是黃道十二星座。4.3 黃道十二宮的名稱和日期：Greek Latin English 中文日期Karkinos Can